預制地下連續(xù)墻在地鐵工程中的應用研究探討

摘要：地鐵工程地下連續(xù)墻在施工過程中易出現(xiàn)混凝土侵限、繞流、鋼筋籠偏離外露等的質(zhì)量問題，特別是地下連續(xù)墻設計使用年限100年、有時還兼作永久結(jié)構(gòu)的一部分，地下連續(xù)墻本身的質(zhì)量要求較高，這些施工質(zhì)量問題大大增加了后續(xù)地鐵車站施工處理難度和費用。該文在地鐵科研及試驗的基礎上，對比常規(guī)地鐵車站圍護結(jié)構(gòu)設計、施工和預制地下連續(xù)墻，并結(jié)合國內(nèi)目前廣為推廣的BT融資總承包模式，對預制地下連續(xù)墻的應用前景和成本進行探討。

關鍵詞：地鐵工程 基坑 預制式 地下連續(xù)墻 吊裝機械

中圖分類號： TU323 文獻標識碼：A 文章編號1672-3791（2015）07（c）-0000-00

Research of Precast Diaphragm Wall in Subway Engineering

Zhao Qijia

（Shenzhen Qianhai Development Investment Holding CO. ，LTD，Shenzhen Guangdong 518054，China）

Abstract：It is essential to make certain of the quality of diaphragm wall which tends to be in trouble sometimes when it is casted. These problems have increased the costs and difficulties of follow-up measures， especially consideringthat the design life of the diaphragm wall has extended over a period of 100 years and the walls may be moreover a part of the permanent structures. The author has studied the application prospect andcost of the precast diaphragm wall in comparison with the conventional cases in some aspects.

Key words：Subway engineering；Foundation pit；Diaphragm wall； precast；Hoisting machine

地鐵工程傳統(tǒng)圍護結(jié)構(gòu)出于止水效果和變形控制考慮，大多采用地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐的型式，地下連續(xù)墻在成槽、澆筑施工過程中，由于屬于隱蔽工程，常常會出現(xiàn)以下一些問題：（1）大體積水下混凝土在澆筑過程中的質(zhì)量控制難；（2）地下連續(xù)墻成槽時槽壁局部土體塌陷，混凝土澆筑時常常形成“鼓包”等現(xiàn)象，造成圍護結(jié)構(gòu)侵限。這些施工質(zhì)量問題大大增加了后續(xù)地鐵車站施工處理難度和費用。

圍繞著解決地下連續(xù)墻施工過程中引起的質(zhì)量問題，特別是在設計使用年限100年的地鐵行業(yè)內(nèi)，有時連續(xù)墻還兼作永久結(jié)構(gòu)的一部分，地下連續(xù)墻本身的質(zhì)量要求較高。

近年來國內(nèi)外預制地下連續(xù)墻成為房建基坑領域研究和應用的一個重要發(fā)展方向[1-2]，國內(nèi)諸如上海瑞金醫(yī)院等地下車庫采用了預制連續(xù)墻工藝，均取得較好的效果。

相比較于傳統(tǒng)連續(xù)墻工藝，預制地下連續(xù)墻因其養(yǎng)護條件好、澆筑振搗質(zhì)量高，可以改善上述施工過程質(zhì)量問題。該文研究者在深圳地鐵工程科研及試驗的基礎上，對比常規(guī)地鐵車站圍護結(jié)構(gòu)設計、施工和預制地下連續(xù)墻，并結(jié)合國內(nèi)目前廣為推廣的BT融資總承包模式，對預制地下連續(xù)墻的應用前景和成本進行探討。

1 原理

地鐵工程中采用的地下連續(xù)墻通常為每幅墻800～1000mm厚、4～6m墻幅、25～40m深，成槽后在泥漿護壁作用下吊裝鋼筋籠、水下澆筑混凝土。

預制地下連續(xù)墻的工藝流程如下：第一步先選擇合適的場地預先制作地下連續(xù)墻墻段；同時在施工現(xiàn)場挖筑導墻；在預制墻段養(yǎng)護期內(nèi)，采用液壓抓斗等機械進行挖土成槽、泥漿護壁，成槽結(jié)束后進行清槽、泥漿置換工序；然后采用測壁儀對槽段的深度、垂直度進行檢測，待預制墻段達到設計強度后，吊裝定位。施工一定幅數(shù)的墻段后澆筑相鄰預制墻段接頭，并在墻底與墻背兩側(cè)注漿，形成整體地下構(gòu)筑物的基坑圍護墻體[3]。

圖1 預制地下連續(xù)墻施工工法流程圖

預制地下連續(xù)墻在圍護體系的受力原理上沒有變化，與常規(guī)地下連續(xù)墻相對應的改變主要有以下幾個方面。

（1）設計。為保證預制混凝土構(gòu)件整體起吊安裝能與履帶吊車的工作能力匹配，設計時將連續(xù)墻截面設計成空心截面減輕整體重量，兩幅墻之間的接頭采用承插式或現(xiàn)澆式接頭進行連接傳遞剪力并止水?？招牟糠植捎盟鼗炷粱蛎軐嵳惩吝M行回填[3]。

（2）施工工藝。在施工吊車的選擇上，預制構(gòu)件約150～250t重，施工組織時要結(jié)合實際吊車能力和吊裝空間，選擇單部或多部吊車進行起吊安裝定位；

同時，為了保證圍護結(jié)構(gòu)工程整體工期和造價不受到較大影響，預制地下連續(xù)墻在地鐵工程中還有以下一些適用條件。

（1）地質(zhì)條件。預制連續(xù)墻在基巖起伏區(qū)域，由于受到巖層影響，槽底往往不均勻，一方面需增加槽底處理時間，另一方面預制構(gòu)件定位精度受到影響，因此建議在軟土地層中使用這種預制工藝。

（2）模具條件。為減少在預制模具上的投入成本，盡可能的減少連續(xù)墻墻幅深度變化類型和異型結(jié)構(gòu)，在圍護結(jié)構(gòu)設計前應和設計單位充分溝通，確定模具種數(shù)，以達到規(guī)?；凸S化生產(chǎn)效果。

（3）吊車機械條件。考慮到特大型吊車等機械設備的市場稀缺和租金成本，連續(xù)墻墻幅優(yōu)先設計成小尺寸，超深基坑若采用預制工藝在吊裝設備上投入較大。

（4）施工場地條件。由于預制構(gòu)件尺寸較大，汽車運輸?shù)确绞捷^為困難，建議在施工場地內(nèi)預制現(xiàn)澆。因此，選擇預制工藝時需保證足夠的預制模具擺放空間，提高效率。

2 應用

該節(jié)以深圳某地鐵車站為背景，闡述預制地下連續(xù)墻的科研及應用研究。選擇該站作為研究對象的原因主要為：（1）該站所屬地鐵線路采用BT融資模式進行建設，承包商有技術創(chuàng)新、質(zhì)量創(chuàng)新的內(nèi)在動力，為創(chuàng)造經(jīng)濟效益提供可能性；（2）施工場地較大，便于預制吊裝；（3）中微風化花崗巖埋深較深，槽底平整。

該車站為地下兩層站，長約260m，寬22m，車站基坑深度約16～17m，基坑所處地層由上至下依次是填土層、淤泥、粉質(zhì)粘土、礫砂、礫質(zhì)粘性土、全風化花崗巖、強風化花崗巖等，基坑底部位于礫質(zhì)粘性土和全風化花崗巖上，連續(xù)墻墻底位于全風華花崗巖層及強風化花崗巖層。

圖1 圍護結(jié)構(gòu)橫斷面圖

基坑擬采用的圍護結(jié)構(gòu)型式為地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐，原設計方案采用6m墻幅800mm厚連續(xù)墻，連續(xù)墻墻幅深度23m。實施前選擇30幅地下連續(xù)墻作為預制構(gòu)件試驗對象，試驗構(gòu)件采用4m墻幅800mm厚，23m長。墻體采用類似于預制樓板圓形孔洞來降低整體重量，經(jīng)設計復核，每幅預制墻體總重量約為110噸，按單履帶吊車進行起吊安裝定位，設備租賃按一次進出場考慮。為確保墻幅順利吊裝以及保證垂直度（垂直度控制在1/300以內(nèi)），成槽時須精心施工[5]。通常導墻寬度需比預制墻幅的厚度大40mm，成槽深度需比設計深度大100～200mm。

圖2 預制地下連續(xù)墻橫斷面圖

連續(xù)墻接頭采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樁進行抗剪止水，墻身空心部分采用密實粘土回填壓實[4]。

圖3 現(xiàn)澆鋼筋混凝土接頭節(jié)點構(gòu)造示意圖

經(jīng)初步測算，簡單比較成本和工期，見表1所示。

預制式

主要材料及工程量單幅墻體混凝土用量減少約1/3；

受拉側(cè)鋼筋數(shù)量增加，整體含鋼量增加約25%

成本租賃成本增加約40%～50%

工期工期受制于流水作業(yè)的熟練度和槽壁精度影響較大

表1 成本和工期的比較

4 結(jié)語

（1）采用預制式地下連續(xù)墻侵限處理將明顯減少，基本杜絕了鋼筋籠定位不準造成的鋼筋外露等質(zhì)量事故，也減少了連續(xù)墻混凝土鑿出鼓包等處理措施。此外，地鐵車站內(nèi)襯防水貼合效果好，防水材料的防水效果能夠更大限度的達到預期。

（2）目前關于預制地下連續(xù)墻的現(xiàn)行規(guī)范標準還處于空白，隨著預制地下連續(xù)墻工法的發(fā)展和工藝的日益成熟，行業(yè)內(nèi)有必要在工程實踐的基礎上制定相應的設計、施工標準和規(guī)范，為預制地下連續(xù)墻的設計和施工提供理論指導和依據(jù)。

（3）連續(xù)墻施工工期上存在一定的影響，但可以通過工藝磨合等方式逐步解決。

（4）在地層均勻的軟粘土地區(qū)值得推廣，在BT總承包模式下可進一步降低單位工程成本，提高效率。

（5）未來可研究加入預應力鋼筋等工藝，對提高墻體的抗裂和受力性能，減小地下連續(xù)墻的厚度，減輕單幅預制地下連續(xù)墻的重量具有非常重大的意義[6]。

參考文獻

[1]王瓊.預制地下連續(xù)墻在高層建筑中的應用[J].施工技術，2000，29（1）：42-43.

[2] 周蓉峰.地下停車庫的預制地下連續(xù)墻施工技術[J]. 建筑施工， 2010（3）.

[3] 揚志強，杜民.預制地下連續(xù)墻設計與成套施工工藝[J].建筑技術，1999，30（3）：180-181.

[4]王衛(wèi)東，邸國恩，黃紹銘.地下連續(xù)墻預制接頭技術的研究與應用[J]. 地下空間與工程學報， 2007（3）.

[5] 朱駿.大型預制地下連續(xù)墻吊裝技術的研究[J]. 建筑施工， 2010（3）.

[6]王衛(wèi)東，邸國恩，黃紹銘.預制地下連續(xù)墻技術的研究與應用[J].地下空間與工程學報，2005，1（4）：569-573.